非晶复合氧化物中低温脱硝活性位和机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21277060
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0603.大气污染与控制化学
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Nitrogen oxides (NOx) contribute much to acid rain,photochemical smog and the depletion of tropospheric ozone.In China, after the SO2 emission has been under control in the National Eleventh Five-Year Plan, the total amount of NOx emission will be limited during the National Twelfth Five-Year Plan. The selective catalytic reduction (SCR) of NOx with NH3 is widely used and commercial technology for the removal of NOx. Therein, the SCR catalyst is the most important. Due to the demand for catalysts which are active at low and medium temperatures in NOx removal in the areas of industrial boilers and kilns, diesel engines and power plants (in the case of the fact that deNOx facilities are placed behind precipitator or deSO2), the amorphous Ce-Ti mixed oxides were found to be active, which suggests that the SCR properties are not associated with the crystallinity but with the short-range order of oxides. In this project, the active catalysts were first characterized by various techniques. Secondly, the acidity and reaction dynamics were investigated. Then, the temperature-programmed surface reactions of NOx and NH3 were conducted using in situ FTIR spectroscopy-on line mass spectrometer. Finally, the active sites, reaction intermediates and mechanism were confirmed in combination with above results. The elucidation of such questions will be crucial to develop new and highly active catalysts especially at low and medium temperatures.
氮氧化物(NOx)是造成酸雨、光化学烟雾和臭氧层破坏的主要污染物。我国在"十一五"脱硫取得阶段性成果之后,"十二五"期间将对NOx排放进行总量控制。氨(NH3)选择性催化还原是目前国际上公认和应用最广泛的商业化方法,而催化剂就是该工艺的核心。本项目针对工业锅炉和炉窑、柴油车和燃煤电厂(脱硝装置放置在除尘器或脱硫之后)等对中低温催化剂的需求,发现了具有较高活性的非晶Ce-Ti复合氧化物催化剂。这充分说明脱硝活性并不与催化剂的结晶有关,而与催化剂的近程有序结构有关。本项目首先通过各种表征确认该体系催化剂的结构,然后对催化剂的表面酸性和反应动力学进行研究,特别是通过NOx和NH3程序升温表面反应的原位光谱和在线质谱技术,发现反应中间物种,并以动力学数据做支撑,确定活性位,探讨可能具有的规律性,从而阐述不同成分和结构催化剂的作用机理,并用于指导研究具有更高中低温活性的新型催化剂。

结项摘要

氮氧化物是造成当前突出环境问题-灰霾的主要污染物,其排放主要来自固定源如燃煤锅炉和移动源如机动车尾气排放。目前控制氮氧化物的工业化技术为氨选择性催化还原(SCR),由于商业化催化剂V2O5–WO3(MoO3)/TiO2体系含有毒成分V,低温活性也有待提高,因此新型催化剂的研发一直在进行中,而对反应机理的研究反过来又能指导催化剂的研发。该项目发现了氧化物基SCR催化剂具有短程有序结构的活性位,并在Ce-Ti, Moa-Fe2O3和WaFeOx体系中得到证明。意大利米兰理工大学E. Tronconi和I. Nova教授将Ce-O-Ti活性位写入Springer出版的专著“Urea-SCR Technology for deNOx After Treatment of Diesel Exhausts”中。该方面的工作还被美国VerticalNews以“来自济南大学的研究揭示了环境科学与技术的新发现”为题专门报道。该项目还构建了双功能VaMnOx复合氧化物低中温脱硝催化剂,提出了NH2中间物种的转移机制,并经DFT计算证实。在此基础上,发展了Cu-SAPO-44微孔分子筛催化剂。在50000 h-1空速和175-550 oC范围内,Cu-SAPO-44具有90%以上的NOx去除率,接近100%的N2选择性,并具有较好的水热稳定性,这部分工作在ChemCatChem上作为封面文章highlight。通过改进合成方法,首次使用TEPA与TMHD复合模板剂结合的方法合成了SAPO-44以及不同Cu含量的Cu-SAPO-44。为了降低成本,使用价格低廉的CHA代替了价格昂贵的TMHD,并采用TEPA与CHA复合模板剂结合的方法合成了可控Cu含量的Cu-SAPO-44。最后,主持完成了山东省环保产业协会立项的“节能型焦化烟气高效氧化吸收脱硫脱硝一体化技术”中试项目,推动产业化工作。

项目成果

期刊论文数量(18)
专著数量(0)
科研奖励数量(3)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
A novel dual-template method for synthesis of SAPO-44 zeolite
一种新型双模板合成 SAPO-44 沸石的方法
  • DOI:
    10.1039/c6ra01622g
  • 发表时间:
    2016-04
  • 期刊:
    RSC Advances
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Xiao Wang;Yuhao Zhou;Qian Li;Zhaoliang Zhang
  • 通讯作者:
    Zhaoliang Zhang
Cathode materials for rechargeable aluminum batteries: current status and progress
可充电铝电池正极材料:现状与进展
  • DOI:
    10.1039/c7ta00282c
  • 发表时间:
    2017-03
  • 期刊:
    Journal of Materials Chemistry A
  • 影响因子:
    11.9
  • 作者:
    Zahid Ali Zafar;Sumair Imtiaz;Rameez Razaq;Shengnan Ji;Taizhong Huang;Zhaoliang Zhang;Yunhui Huang;James A. Anderson
  • 通讯作者:
    James A. Anderson
In situ IR studies of selective catalytic reduction of NO with NH3 on Ce-Ti amorphous oxides
Ce-Ti非晶氧化物上NH3选择性催化还原NO的原位红外研究
  • DOI:
    10.1016/s1872-2067(14)60154-6
  • 发表时间:
    2014-06
  • 期刊:
    Chinese Journal of Catalysis
  • 影响因子:
    16.5
  • 作者:
    Ying Liu;Zhongnan Qi;Ying Xin;Zhaoliang Zhang
  • 通讯作者:
    Zhaoliang Zhang
A universal route to fabricate hierarchically ordered macro/mesoporous oxides with enhanced intrinsic activity
制造具有增强内在活性的分级有序大孔/介孔氧化物的通用途径
  • DOI:
    10.1039/c3ta15060g
  • 发表时间:
    2014-04
  • 期刊:
    Journal of Materials Chemistry A
  • 影响因子:
    11.9
  • 作者:
    Mingqiang Yu;Huachun Gu;Qian Li;Zhaoliang Zhang
  • 通讯作者:
    Zhaoliang Zhang
Pd-K/MgAlO 催化剂上的NOx存储、脱附和还原过程
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    环境化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王力;王仲鹏;李倩;张昭良
  • 通讯作者:
    张昭良

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    张昭良

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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